康樂：科學研究需要長期堅守

康樂在實驗室。

2018年年初，中國科學院杰出科技成就獎揭曉，中國科學院院士、中國科學院動物研究所研究員康樂獲得殊榮。

康樂將基因組學研究和生態學問題有機結合，以飛蝗為研究模式，圍繞種群暴發成災機制等世界難題，取得系列重大突破性進展，成為了國際上生態基因組學研究的主要開拓者。

他領導的研究團隊闡明了飛蝗在世界范圍內的起源、擴散、種群遺傳和適應性分化機制，揭示了植物營養等生態因子在種群暴發成災中的作用機制，改變了傳統認識，為我國綠色農業戰略實施作出了基礎性貢獻。

之所以能取得這樣的成就，康樂認為，在科學研究中要有長期堅守的精神。

成長在中科院的三十年

與很多科學家在不同科研單位學習、工作的成長軌跡不同，康樂從1987年進入中國科學院讀博士至今的整整三十年，都是在中科院度過的。

“從博士研究生一直到院士，我的整個學術成長道路都是在中科院完成的，我非常感謝中科院對我的培養。”康樂說。

1990年取得生態學博士學位，2011年當選中科院院士，2017年獲得國家自然科學獎二等獎。三十年的學術積累，康樂卻直到2017年才參評中科院杰出科技成就獎。對于他來說，學術的積累是持續不斷的，而獎項的參評卻要合適的時機。

“我在科學研究的過程中，有一個逐步、客觀分析自己科學研究水平和成果的認識過程。”因對自己不斷提高要求，康樂始終認為要在科研成果更成熟的時候再去申報獎項。“我申報杰出科技成就獎的一個重要目的，就是接受同行檢驗。”康樂說，這是對自己在中國科學院三十年工作的一個階段性總結。

在興趣與國家需求間找到平衡點

相比于同時獲獎的其他個人和集體，康樂的研究領域看似十分“不起眼”。就連康樂自己都笑稱，昆蟲學與人類健康、高性能計算、航空航天等學科相比，實在是非常小的、經典而又弱勢的基礎學科。

但就是這樣一個“小”學科，卻與我國和世界的經濟發展密不可分，在某種程度上，對人們的生產、生活和國民經濟的發展都有重要作用。

蝗災在人類歷史上是與旱災、澇災并列的三大自然災害之一，對人類生存和農業生產影響相當嚴重。雖然進入現代社會，城市和發達地區環境變化很大，蝗災已經不是什么問題了，但在我國的廣大草原、農區、濱海湖區等地，蝗災還是經常發生。“蝗災過去常常伴隨著饑饉和社會動蕩。”康樂認為，即使到今天，蝗災依然還是人類發展過程中的重要問題。

如果說國家需求是促使康樂走上蝗蟲研究的外部因素，那么真正支持他堅持下來、取得杰出科研成就的則是他內心的興趣和熱愛。

“我大學讀的是植物保護專業，雖然每次考試成績都是植物病理學比昆蟲學的得分高，但我就是喜歡昆蟲。”憑借著對昆蟲濃厚的興趣，康樂在上大學期間就經常觀察蝗蟲，利用教學實習的材料在課余時間進行觀察、測量。

正是在興趣與國家需求間找到了平衡點，康樂的研究得以從內部動力和外部支持兩個方面得到了保障。“兩者的結合讓我能把這個工作做得更好。”

時刻追蹤學科研究前沿

雖然昆蟲學是生命科學中的一個經典學科，而蝗蟲災害問題也是一個古老的科學問題，但實際上，全世界從事這方面研究的人數在逐漸減少。鑒于這種研究環境，康樂面臨的一個最重要的問題是如何從這種古老、經典的學科和問題中推陳出新，不斷用新的、現代的手段來解決學科中的問題，同時還要不斷引領學科方向。

上世紀90年代初，分子生物學是生命科學領域的研究熱點，康樂開始思考能否用分子生物學的方法回答生態學的問題。“那時我的研究方向從生理生態學轉向分子生態學的研究，但是這些嘗試都不是十分成功，仍然沒有解決我內心想解決的因果關系問題，僅僅還是用一個相對精確的方法來回答一些模糊的問題，在哲學上還不能解決證偽的問題和因果的問題。”

1999年，隨著人類基因組計劃的實施，基因組科學開始發展起來。康樂又開始關注基因組科學對生態學發展的作用。“建立起二者的聯系在當時看來是一個太大的挑戰了。”就是這樣的機緣，讓康樂以功能基因組為突破口，找到解決“因果關系”問題的鑰匙。

在這樣的思路指引下，康樂及其團隊于2004年發表了世界第一篇蝗蟲群聚型和散居型之間基因表達差異的文章。這篇文章奠定了生態基因組學這個新的研究方向，成為了生態基因組研究的基石性文章。

隨后，康樂團隊自己設計了DNA芯片，這個芯片大概包括了來自蝗蟲的一萬條基因。“有了芯片就有了研究平臺，可以檢測到當環境變化時基因在不同時間、溫度、種群密度等等條件下的表達變化。”通過這種基因芯片的研究，蝗蟲的種群型變因果關系最終得以揭示：嗅覺感受基因和多巴胺代謝途徑參與了蝗蟲聚群行為的調控。

在揭示了這樣的因果關系后，蝗災治理就可以使用行為調節劑來阻止蝗蟲的群聚承載，從而替代高污染的殺蟲劑。“治蝗變得綠色且環境友好了。”康樂說。

把蝗蟲研究發展為生物醫學模型

經過長期的研究和探索，康樂發現了蝗蟲研究對人類健康的重要作用。

“多巴胺代謝是調控人類和動物的高級神經活動。在研究中，我們聯想到群聚型的蝗蟲非常像人在游行和集體活動時的行為狀態，散居型蝗蟲有點像自閉癥和抑郁癥患者的行為狀態。”這啟發康樂團隊將研究方向轉移到人類疾病領域。

人類的許多疾病，如阿爾茨海默癥、抑郁癥等都與多巴胺合成障礙有關。“在這些病癥中，結構基因都沒有改變，而是基因的表達調控和重要神經遞質的合成出問題了，這是完全能夠干預和治愈的。”康樂的研究不僅應用到了蝗蟲的治理上，并且有望開始造福人類社會。

隨著社會的發展，農業害蟲問題可能慢慢不太突出了。“未來我想把蝗蟲發展成為一個研究人類疾病的模型。”康樂說。其原因是，“我們要順應國家的戰略需求，也要順應國家戰略需求的轉變。”

在康樂未來的研究計劃中，蝗蟲在低氧、麻醉狀態下的研究和蝗蟲的營養代謝問題將占據重要位置。“這些問題在生物醫學中很重要，但缺乏必要的模型系統。將蝗蟲研究發展成為生物醫學模型，研究人類相關疾病和健康問題應指日可待。”